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発明の名称 排ガス浄化用触媒
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−38073(P2007−38073A)
公開日 平成19年2月15日(2007.2.15)
出願番号 特願2005−223068(P2005−223068)
出願日 平成17年8月1日(2005.8.1)
代理人 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
発明者 石井 伴和
要約 課題
高いCO酸化活性を達成する排ガス浄化用触媒を提供する。

解決手段
CuとMnの複合酸化物とアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物を含み、Cu、Mn及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の総量100wt%に対し、Cuを22〜30wt%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を2〜10wt%、及びMnを残余含む排ガス浄化用触媒。
特許請求の範囲
【請求項1】
CuとMnの複合酸化物とアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物を含み、Cu、Mn及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の総量100wt%に対し、Cuを22〜30wt%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を2〜10wt%、及びMnを残余含む排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属がKである、請求項1記載の排ガス浄化用触媒。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関し、詳細には、CO酸化能に優れた排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より自動車の排ガス浄化用触媒として、理論空燃比(ストイキ)において排ガス中のCO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に行って浄化する三元触媒が用いられている。このような三元触媒としては、例えばコーディエライトなどからなる耐熱性基材にγ−アルミナからなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体層に白金(Pt)、ロジウム(Rh)などの触媒貴金属を担持させたものが広く知られている。
【0003】
一方、近年、地球環境保護の観点から、自動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭素(CO2)が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有望視されている。このリーンバーンにおいては、燃費が向上するために燃料の使用が低減され、その燃焼排ガスであるCO2の発生を抑制することができる。
【0004】
これに対し、従来の三元触媒は、空燃比が理論空燃比(ストイキ)において排ガス中のCO、HC、NOxを同時に酸化・還元し、浄化するものであって、前記三元触媒はリーンバーン時の排ガスの酸素過剰雰囲気下においては、NOxの還元除去に対しては充分な浄化性能を示さない。このため、酸素過剰雰囲気下においてもNOxを浄化しうる触媒が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】特許第2772117号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の特許文献1に記載の触媒は、結晶性シリケートに活性金属として銅又は銅と他の金属の混合物を担持させてなるものであり、脱硝活性を示すが、COの浄化性能には改善の余地がある。本発明は、CO酸化能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記問題点を解決するため本発明によれば、CuとMnの複合酸化物とアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物を含み、Cu、Mn及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の総量100wt%に対し、Cuを22〜30wt%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を2〜10wt%、及びMnを残余含む排ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の排ガス浄化用触媒では、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属が排ガス中のCOを炭酸塩として蓄え、活性種であるCuとMnの複合酸化物が炭酸塩から脱離してきたCOを酸化しやすいため、CO酸化能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の排ガス浄化用触媒は、CuとMnの複合酸化物とアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物を含む。それぞれの成分の量は、Cu、Mn及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の総量100wt%に対し、Cuが22〜30wt%、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属が2〜10wt%、及びMnが残余である。好ましくは、Cuが22wt%より多く29wt%未満、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属が3wt%より多く10wt%未満、Mnが62wt%より多く69wt%未満である。
【0010】
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属はCOと炭酸塩を形成するものであればよく、Li、Be、Na、Mg、K、Ca、Rb、Sr、Cs、Baを用いることができる。これらのうち、K、Ba、Ca、Liを用いることが好ましい。
【0011】
本発明の触媒は、共沈法、ゾルゲル法等の従来より公知の金属の酸化物の製造法を用いて製造することができる。この触媒の原料として用いるCu、Mn、及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の化合物としては、水溶性化合物であればいずれの化合物も用いることができる。そのような化合物としては、様々な無機塩、有機塩が挙げられ、例えば炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩酸塩等が挙げられる。特に好ましくは硝酸塩であり、すなわち硝酸銅、硝酸マンガン、硝酸カリウム等である。
【0012】
本発明の触媒は、銅化合物、マンガン化合物、及びアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の化合物を所定量含有する水溶液を、必要によりアルカリ性にした後、形成した沈殿を乾燥させ、得られた固体を焼成することにより得られる。この焼成温度は通常300〜600℃であり、焼成時間は2〜5時間程度である。
【0013】
また、本発明の触媒は、CuとMnの複合酸化物にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物を物理混合することによっても製造される。CuとMnの複合酸化物としては、従来より銅−マンガン触媒として用いられている、Cuを28〜30wt%、Mnを70〜72wt%含む複合酸化物を用いることができる。
【0014】
本発明の触媒は、粉末状に粉砕して用いてもよく、又は様々な形状に成形して用いてもよい。例えば、顆粒状、ペレット状、ハニカム状、ボール状等に成形してもよい。あるいは担体にコーティングして用いることもできる。
【実施例】
【0015】
触媒の製造
Cu(NO3)2・3H2O(分子量241.60)24.16g、Mn(NO3)2・6H2O(分子量287.04)58.84g、及びKNO3(分子量101.10)4.61gを水300mLに溶解した。この溶液にNa2CO3溶液(0.5mol/L)を、pHが9になるまで滴下した。次いで遠心分離し、上澄みを捨て、残渣に80℃の温水を入れ攪拌し、再び遠心分離を行った。この洗浄を5回繰り返した後、得られた残渣を120℃で乾燥させた。得られた固体を400℃で5時間焼成し、触媒(Cu:25wt%、Mn:68wt%、K:7wt%)を得た。
【0016】
上記と同様にして、K量、Cu量、及びMn量を変え、触媒を製造した。また、KNO3に代えてBa(NO3)2を用いることを除き、上記と同様にして触媒を製造した。
【0017】
CO酸化能評価
得られた触媒について、以下の組成
リッチ:C36:2500ppm、NO:2200ppm、CO:2.8vol%、CO2:10vol%、O2:0.77vol%、H2O:10vol%、H2:2700ppm、N2:残余
リーン:C36:2500ppm、NO:2200ppm、CO:0.81vol%、CO2:10vol%、O2:1.7vol%、H2O:10vol%、H2:0ppm、N2:残余
のモデルガスを用い、リッチ1秒−リーン1秒を繰り返し、25℃/分の昇温速度で昇温させ、500℃に10分保持して前処理し、次いで室温まで冷却した後、同じモデルガスを用いてリッチ1秒−リーン1秒を繰り返し、25℃/分の昇温速度で昇温させ、500℃に5分保持した。最後に、以下の組成
CO:2vol%、O2:1vol%、N2:残余
のCO酸化活性評価ガスを用い、25℃/分の昇温速度で昇温させ、COが50%以下となる温度CO−T50を測定した。K量、Ba量、Cu量、及びMn量と、CO−T50の測定結果を以下の表1〜表32示す。また、表1及び表2の結果をグラフにしたものを図1及び図2に示す。
【0018】
【表1】


【0019】
【表2】


【0020】
【表3】


【0021】
この結果から明らかなように、Kを一定量含むことにより、CO−T50を低減させ、CO酸化活性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の排ガス浄化用触媒のK量とCO酸化活性の関係を示すグラフである。
【図2】本発明の排ガス浄化用触媒のK量とCO酸化活性の関係を示すグラフである。




 

 


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